孔軍豪 中鐵七局集團(tuán)有限公司

在城市地下工程明挖施工中，常見管道懸吊保護(hù)，對(duì)橫穿基坑的小直徑管道懸吊保護(hù)施工技術(shù)的運(yùn)用比較廣泛和成熟，但大型管道的懸吊保護(hù)相對(duì)較少，其主要原因是大型給排水管道懸吊保護(hù)的相對(duì)變形難以控制，且管道沉降要求比較嚴(yán)格。

本文結(jié)合大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析大型給排水管道懸吊保護(hù)設(shè)計(jì)施工的合理性，總結(jié)基坑開挖過(guò)程中周圍土體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律對(duì)給排水管道的影響并試圖分析原因，對(duì)類似工程的設(shè)計(jì)和施工具有重要意義。

1.工程概況

武漢市江南中心綠道武九線綜合管廊C段（鐵機(jī)路-園林路），主要結(jié)合武九鐵路搬遷、高壓入地改造和綜合綠道建設(shè)干線綜合管廊，總長(zhǎng)約2080m；該段全部為明挖施工，明挖基坑與余家頭水廠給排水管道相交，在CK0+855～CK0+886段余家頭水廠三根管道橫穿綜合管廊，埋深2.6～3.7m，三根砼套管直徑分別為：1450mm（電力管道）、2440mm（壓力輸水管）、2440mm（壓力輸水管），三根砼套管均為2.5m每節(jié)承插式頂管。在CK0+975處余家頭水廠直徑1000mm的排水管道（鑄鐵材質(zhì)）相交，埋深3m。

基坑開挖和管廊施工必須對(duì)余家頭水廠管道進(jìn)行保護(hù)，保證水廠管道不產(chǎn)生過(guò)大沉降而引起管道破裂，需對(duì)余家頭水廠管道進(jìn)行懸吊保護(hù)。

2.管道懸吊保護(hù)施工技術(shù)

2.1 管道懸吊保護(hù)方案

CK0+855～CK0+886段大型給排水管道采用貝雷梁桁架作為主梁和工字鋼上橫梁、吊桿、鋼絲繩等組合形式對(duì)余家頭水廠管道進(jìn)行懸吊保護(hù)：（1）貝雷梁桁架采用（2排+4排+7排+3排）×每排5片加強(qiáng)型貝雷梁，共計(jì)80片貝雷梁，單片截面尺寸為3.0m×1.7m；（2）貝雷梁桁架上部采用雙拼32a工字鋼作為上橫梁；（3）1#、2#、3#管道懸吊采用直徑28mm鋼絲繩、雙拼12#槽鋼和M36吊桿組合懸吊、雙拼12#槽鋼和M20吊桿組合懸吊。

CK0+975段大型給排水管道采用貝雷梁桁架作為主梁和工字鋼上橫梁、吊桿、鋼絲繩等組合形式對(duì)余家頭水廠管道進(jìn)行懸吊保護(hù)：（1）貝雷梁桁架采用（2排+2排）×每排5片加強(qiáng)型貝雷梁，共計(jì)20片貝雷梁，單片截面尺寸為3.0m×1.7m；（2）貝雷梁桁架上部采用雙拼18b槽鋼作為上橫梁，管道懸吊部分材料采用雙拼12#槽鋼作為次梁；（3）管道懸吊連系結(jié)構(gòu)采用M20吊桿。

2.2 管道懸吊保護(hù)施工工藝流程

基坑外側(cè)土體加固（MJS樁基加固）→冠梁砼支撐施工→第一層土方開挖至管道中部→貝雷梁安裝→連系貝雷梁的支撐架安裝→工字鋼上橫梁安裝→管底掏土下穿吊帶、安裝槽鋼次梁及吊桿→擰緊吊桿→布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)→第二層土方開挖→監(jiān)測(cè)沉降（符合要求即開始下道工序，否則啟動(dòng)應(yīng)急措施）。

2.3 施工控制要點(diǎn)

（1）管道懸吊保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程中應(yīng)考慮管道達(dá)到最大排水量作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最不利工況下（最大荷載）。（2）基坑外側(cè)（管道下方）土體采用大直徑的MJS樁基進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)控制好加固范圍、噴漿壓力，保證成樁質(zhì)量的同時(shí)避免噴漿壓力過(guò)大對(duì)既有管道造成影響。（3）土體開挖前應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)方案做好監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)埋級(jí)按照，并及時(shí)測(cè)量各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)；施工過(guò)程中按照監(jiān)測(cè)頻率的要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)及標(biāo)高數(shù)據(jù)的采集和分析，及時(shí)指導(dǎo)施工及預(yù)警。（4）土體開挖至管道底部以上50cm后停止開挖，采用人工掏槽的方法，開挖出吊帶位置，并及時(shí)穿好吊帶并進(jìn)行懸掛。（5）管道懸吊保護(hù)階段，下穿鋼絲繩等構(gòu)件時(shí)，應(yīng)保證先中部，后兩側(cè)的施工順序，并且跳隔下穿，以減小對(duì)管道土體大面積擾動(dòng)，導(dǎo)致管道沉降超限，管道下部土體開挖前，可對(duì)懸吊結(jié)構(gòu)預(yù)先收緊甚至管道反拱，以減小基坑開挖后管道沉降，保證管道安全可控。（6）管道懸吊采用的應(yīng)選用伸長(zhǎng)率小、承載力滿足要求的吊帶，并通過(guò)拉伸試驗(yàn)確定管道的伸長(zhǎng)率，根據(jù)需要設(shè)置預(yù)抬量來(lái)保證管道標(biāo)高。（7）施工過(guò)程中通過(guò)不斷調(diào)節(jié)吊帶頂部高度，確保管道的變形在允許范圍之內(nèi)。（8）加強(qiáng)對(duì)基坑周邊、管道及基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的巡視巡查，并對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行保護(hù)。

3.管道變形監(jiān)測(cè)

在地下管廊施工期間，結(jié)合余家頭水廠給排水管道的現(xiàn)場(chǎng)安全巡查結(jié)果進(jìn)行綜合分析，判定余家頭水廠給排水管道結(jié)構(gòu)狀態(tài)及對(duì)使用的安全影響，對(duì)變形過(guò)大和緊急情況及時(shí)預(yù)警。實(shí)施科學(xué)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，掌握給排水管道動(dòng)態(tài)變化，保證余家頭水廠給排水管道安全穩(wěn)定。

（1）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：①管道豎向沉降位移（變形）；②基坑冠梁豎向沉降；③影響區(qū)域內(nèi)地面、道路沉降值監(jiān)測(cè)。

（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)：監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置的范圍為影響范圍內(nèi)建（構(gòu)）筑物上布置測(cè)點(diǎn)，余家頭給排水管道每根管道上布置5個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)布置20個(gè)；另外基坑及周邊建構(gòu)物進(jìn)行布置相應(yīng)點(diǎn)位。

（3）監(jiān)測(cè)頻率：基坑變形觀測(cè)應(yīng)從基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工開始，基坑開挖期間宜根據(jù)基坑開挖深度每天觀測(cè)1次，位移速率或位移量大時(shí)應(yīng)每天2～3次?；娱_挖間隙或開挖結(jié)束后，且變形趨于穩(wěn)定時(shí)，可7d觀測(cè)1次。具體如表1所示。

施工過(guò)程中全程對(duì)管道變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與變形的允許值進(jìn)行比較，來(lái)指導(dǎo)施工、確保管道安全。

表1 變形監(jiān)測(cè)及預(yù)警值表

余家頭給排水管道的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：在第一階段時(shí)（管道頂部土方開始至管道中部過(guò)程中），管道趨于穩(wěn)定狀態(tài)，由于擾動(dòng)略微沉降；在第二階段（管道懸吊保護(hù)階段），由于懸吊保護(hù)需要下穿鋼絲繩等進(jìn)行懸吊保護(hù)，對(duì)管道下部土體擾動(dòng)較大，之后由于懸吊保護(hù)結(jié)構(gòu)收緊鋼絲繩等技術(shù)措施，所以在該階段管道有明顯上下浮動(dòng)，但該階段管道位移均在安全可控范圍內(nèi)；在第三階段（管道中部土方開挖至基坑底），管道中部土體開挖至管道底部過(guò)程管道沉降速率較大，管道下部土體開挖至基坑底過(guò)程管道沉降逐漸變緩慢。

各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的基坑周圍路面沉降、管道沉降、支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部豎向位移和水平位移、地下水位變化量及變化速率均在控制值之內(nèi)，均處于安全可控狀態(tài)。對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)分析對(duì)比得出：①CK0+855～886段和CK0+975附近冠梁最大沉降為-5.98mm＜控制值20mm；②水平位移最大值為10.95mm＜控制值30mm；③周圍地面最大沉降為-5.556mm＜控制值20mm。

4.結(jié)束語(yǔ)

地下管線采用原位懸吊保護(hù)，能有效的減少工程項(xiàng)目遷改工作量，降低因管線遷改對(duì)施工工期造成影響。在武漢市江南中心綠道武九線綜合管廊施工過(guò)程中采用懸吊法對(duì)既有的4條大直徑管道進(jìn)行保護(hù)，通過(guò)對(duì)懸吊結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，有效的保證了管道變形在允許值之內(nèi)；通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理分析和管道動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)預(yù)判，極大程度地保障了余家頭水廠管道原位保護(hù)的安全和深基坑支護(hù)的安全，保證了武漢市青山區(qū)、武昌區(qū)和洪山區(qū)供水不受影響，可為今后類似工程提供了良好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。